7.2.2电极电势（课件）-《无机化学》同步教学（高教版）

电极电势 D1：今天我们来学习电极电势。 能斯特 1864-1941 提出双电层理论，较圆满地解释电极电势产生的成因。引入溶度积概念来解释沉淀反应。主要研究成果有:发明白炽灯，建议用铂氢电极为零电位电极、能斯特方程、热力学第三定律等，因而获1920年诺贝尔化学奖。 D1：德国物理化学家能斯特对电极电势深入研究,提出了双电层理论, 圆满地解释电极电势产生的成因。能斯特的研究成果很多，主要有:发明了闻名于世的白炽灯，建议用铂氢电极为零电位电极、能斯特方程、热力学第三定律等，因而获1920年诺贝尔化学奖。 2 双电层理论：金属和其盐溶液的界面上会发生金属晶体溶解和金属离子沉积两个相反的过程。 电极电势的产生 溶解 沉积 M(s) Mn+(aq) + ne－ D1：能斯特认为金属和其盐溶液的界面上会发生金属晶体溶解和金属离子沉积两个相反的过程。 金属由金属原子、金属离子和自由电子以金属键构成的。 金属晶体的构成 我们先要弄清金属晶体的构成， D1：金属由金属原子、金属离子和自由电子以金属键构成的。 金属由金属原子、金属离子和自由电子以金属键构成的。 金属晶体的构成 D1：一方面金属晶体表面的金属离子受到水分子的作用，有脱离金属晶体进入溶液，将电子留在金属上的倾向，金属越活泼，溶液越稀，这种溶解倾向越大， D2：另一方面，溶液中的金属离子也有从金属表面获得电子而沉淀在金属上面的倾向，金属越不活泼，溶液浓度越大，离子沉积的倾向越大。整个过程最终达到平衡。 当溶解倾向>沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面溶液处有一层正电荷，这样构成“双电层”。 当溶解倾向<沉积倾向时，在金属表面上带一层正电荷，靠近金属表面溶液处有一层负电荷，这样构成“双电层”。 D1：若金属溶解倾向大于沉淀倾向，金属表面会积累过多的电子而带负电荷，溶液中的金属离子受到金属表面负电荷的吸引而较多地分布于金属表面附近，在两相之间的界面层就会形成一个双电层，如图a所示； D2：若金属离子沉淀的倾向大于金属溶解倾向，将使金属表面带正电荷，溶液中阴离子受到金属表面正电荷的吸引而较多地分布于金属表面附近，两相之间的界面层也形成一个双电层，如图b所示。 产生在双电层之间的电势差，用 表示，单位为V。 电极电势大小决定于电极的本性，受温度、浓度等外界条件的影响。 若外界条件一定，电极电势大小取决于电极本性。 D1：这种产生在双电层之间的电势差称为金属电极的电极电势用φ表示，单位为伏。 D2：电极电势的大小决定于电极的本性，并受温度、浓度等外界条件的影响。 D3：若外界条件一定时，电极电势的大小决定于电极的本性。 不同电极产生的电极电势是不同的，将它们组成原电池，存在电势差，促使电流的定向流动，实现化学能转化为电能。 D1：不同电极产生的电极电势是不同的，将它们组成原电池，存在电势差，促使电流的定向流动，实现化学能转化为电能。 人们无法测量电极电势的绝对数值，只能选择一个参比电极作为衡量标准，这就是标准氢电极。 φӨ (H+/H2) = 0.0000 V Pt(s)| H2 | H+ T = 298.15K p(H2) = 101.3kPa c(H+) = 1 mol·L-1 标准电极电势 标准氢电极 2H+(aq)+2e- H2(g) D1：到目前为止，电极电势的绝对值还无法测定。国际纯粹与应用化学联合会采用标准氢电极作为基准电极， D2：其构造如图。 D3:在298.15K下，将镀有铂黑的铂片浸入氢离子浓度为1摩尔每升的酸溶液中，并不断通入压力为101.3千帕的纯净氢气达到饱和，构成了标准氢电极。 并规定在298.15K时，标准氢电极的电极电势为0， D4：即φӨ (H+/H2) = 0.0000 V。 D5：式中φ的右下角（这几个字的语音剪掉）注明了参加电极反应物质的共轭电对；φ右上角的Ө代表标准状态。 D6：其电极反应如式所示。 IUPAC规定：某电极在标准状态下的电极电势称为该电极的标准电极电势，用符号φӨ 表示。 标准电极电势的测定 D1：国际纯粹与应用化学联合规定：某电极在标准状态下的电极电势称为该电极的标准电极电势，用符号φӨ 表示。 T = 298.15 K c = 1 mol/L p = 101.3 kPa 标准状态为： 标准状态为： D1：T = 298.15 K、 D2：c = 1 mol/L、 D3：p = 101.3 kPa E Ө ＝φӨ+ – φӨ－ 标准电极电势的测定原理 D1：标准电极电势的测定原理如式所示EӨ ＝φӨ+ – φӨ－。 标准电极电势的测定步骤 将待测标准电极与标准氢电极组成原电池。 用电位差计测定电池的电动势。 用检流计确定电池的正、负极。 E Ө =0.341 9V 例：Pt |